(57)【要約】【課題】  光触媒機能とオゾン分解能との両方を保持する混合触媒及びそれをコーティングしたハニカムを提供する。【解決手段】  光触媒とオゾン分解能を有する常温酸化触媒とが、（光触媒）／（オゾン分解能を有する常温酸化触媒）＝３０／７０〜７０／３０の重量比で混合された混合触媒。好ましくは、前記光触媒が二酸化チタン、前記常温酸化触媒が二酸化マンガン、酸化銅及び酸化鉄から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物である混合触媒。前記混合触媒が好ましくはバインダーを用いてコーティングされたハニカム。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒とオゾン分解能を有する常温酸化触媒とが、（光触媒）／（オゾン分解能を有する常温酸化触媒）＝３０／７０〜７０／３０の重量比で混合された混合触媒。
【請求項２】
前記光触媒が二酸化チタンである、請求項１に記載の混合触媒。
【請求項３】
前記常温酸化触媒が二酸化マンガン、酸化銅及び酸化鉄から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の混合触媒。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合触媒のコーティング層を有するハニカム。
【請求項５】
バインダーを用いてコーティングされた請求項４に記載のハニカム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化に係る産業・民生分野に関し、より詳しくは、脱臭、殺菌、漂白、分解、浄化等の分野に関し、さらに詳しくは、脱臭装置、空気清浄機、有害物質除去装置、オゾン分解装置、殺菌装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、光照射などによって酸化還元反応を引き起こす物質である。光触媒が禁制帯幅（バンドギャップ）に相当するエネルギー以上の光エネルギーを受けると、荷電子帯にある電子が伝導帯に上がる。このことにより、光触媒表面には、電子の抜けた正孔（ホール）ができ、伝導帯に上がった電子が拡散する。これらの正孔や電子と反応することにより、外部の物質が酸化又は還元されるが、環境中においては、優先的に水や酸素が反応し、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）やスーパーオキシドイオン（Ｏ2-）が生成する。光触媒が生成するこれら活性酸素種は多くの物質を酸化的に分解する。
【０００３】
従来から、アナタース型の二酸化チタンが４００ｎｍ以下の光に対して酸化分解活性が高く、光触媒として用いることにより、空気浄化、脱臭、殺菌、防汚等の機能を発揮することが知られている。このような光触媒は、空気清浄機、脱臭気等の空気浄化、コンクリート、壁紙、塗料、タイル等の防汚・浄化材料、蛍光灯、テント、カーテン等にも応用されている。例えば、特開２００１−３２４２１２号公報においては、光触媒機構を備えた空気清浄機が開示されている。
【０００４】
さらに、空気浄化、脱臭、殺菌、防汚等の機能を発揮する他の手段、例えば、ゼオライトや活性炭等の吸着剤やオゾン等を、光触媒とを組み合わせて使用することにより、それらの機能をさらに高める方法も実用化されている。
【０００５】
しかし、オゾンと併用する場合は、その有害性（作業環境基準：０．１ｐｐｍ以下）のために、装置の外部に放出することができない。このため、オゾンを分解する手段が必要である。オゾンの分解方法としては、熱分解が最も有効であるが、エネルギーを要するため、民生用途、たとえばコピー機等では活性炭又は二酸化マンガンを主体とする金属酸化物触媒が一般に採用されている。
【０００６】
例えば、特開２００２−１３６５７９号公報においては、光触媒としての二酸化チタンが活性炭の表面に塗布された光ハニカムと、別途、オゾン分解触媒としての活性炭を担持したオゾン分解ハニカムとを備えた空気清浄機が開示されている。しかし、安価な活性炭はオゾンとの反応で触媒の消耗が起こるため耐久性に欠けると考えられている。
【０００７】
このため、主に二酸化マンガンがオゾン分解触媒として使用される傾向にある。例えば、特開平７−２１３９１２号公報には、炭酸マンガンを含有するオゾン分解触媒紙にさらに二酸化マンガンを担持させたオゾン分解触媒が開示されている。また例えば、特許第２５５２１７５号公報には、活性二酸化マンガンをセラミック繊維に均一高分散させたオゾン分解触媒が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３２４２１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１３６５７９号公報
【特許文献３】特開平７−２１３９１２号公報
【特許文献４】特許第２５５２１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、光触媒とオゾン分解触媒とは個別に使用されており、これらを個別にコーティングしたハニカムはコストや手間がかかるとともに、ハニカムを備えるための装置の構造も複雑となっていた。そこで本発明の目的は、光触媒機能とオゾン分解能との両方を保持する混合触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明は、光触媒とオゾン分解能を有する常温酸化触媒とが、（光触媒）／（常温酸化触媒）＝３０／７０〜７０／３０の重量比で混合された混合触媒である。
本発明は、前記光触媒が二酸化チタンである、前記の混合触媒である。
本発明は、前記常温酸化触媒が二酸化マンガン、酸化銅及び酸化鉄から選ばれる少なくとも１種である、前記の混合触媒である。
【００１１】
本発明は、前記の混合触媒のコーティング層を有するハニカムである。
本発明は、バインダーを用いてコーティングされた前記のハニカムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、光触媒機能とオゾン分解能との両方を保持する混合触媒を提供することができる。このような混合触媒をコーティングしたハニカムは、従来よりもコストや手間を削減することができ、また、ハニカムを備えるための装置の構造も簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の混合触媒は、光触媒とオゾン分解能を有する常温酸化触媒との重量比が、（光触媒）／（常温酸化触媒）＝３０／７０〜７０／３０で混合されたものである。この範囲の重量比で混合することによって、光触媒と常温酸化触媒との両方の効果を得ることができる。上記比が３０／７０を下回ると、光触媒効果が著しく低下する。また上記比が７０／３０を上回ると、オゾン分解能が低下する。
さらに本発明においては、上記比は４０／６０〜６０／４０であることが好ましい。
【００１４】
本発明において用いられる光触媒は、光照射により光エネルギーを吸収し、電子と正孔とを生成し、その表面において強い酸化力を呈し、汚染物質などを形成する有機物を分解する働きを有するものである。光触媒として代表的なものに、酸化チタン（ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型）が挙げられるが、他にもガリウムリン（ＧａＰ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化スズ（ＳｎＯ２）等が挙げられる。
【００１５】
本発明において用いられるオゾン分解能を有する常温酸化触媒は、常温にてオゾンを分解する働きを有するものである。オゾン分解能を有する常温酸化触媒としては、二酸化マンガン、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物が挙げられる。これら金属酸化物は、単独で使用しても良いし、２種以上を混合して用いても良い。本発明においては、二酸化マンガンを主体にした金属酸化物の混合物を用いることができる。例えば、二酸化マンガン６０重量部と酸化銅４０重量部との混合物を用いる事もでき、さらにこの混合物に微量の酸化鉄を添加して用いる事もできる。
【００１６】
光触媒反応にオゾンを共存させ汚染物質や有害物質などの酸化分解を促進する機構においては、有害な未反応オゾンを分解しなければならない。本発明におけるオゾン分解触媒を用いると、熱分解のように特別なエネルギーを要することなく、また、活性炭のように触媒の消耗を起こすことなく、簡便に効率よく未反応オゾンを無害な酸素に分解処理することができる。
【００１７】
本発明の混合触媒は、光触媒能とオゾン分解触媒能との両方の機能を有するため、例えば担体などにコーティングして用いられる場合には、一回のコーティングで光触媒能とオゾン分解触媒能との両方の機能を担体に付与することができ、従来よりも手間やコストを削減することができる。また、そのような機能を付与された担体が装置などに用いられる場合には、従来よりも装置の構造の簡略化や小型化に寄与することができる。
【００１８】
本発明の混合触媒は、適当な担体にコーティングすることによって実用化することが可能である。本発明は、前記の混合触媒のコーティング層を有するハニカムをも提供する。ハニカムの素材としては、紙、セラミック、金属等が挙げられる。このようなハニカムの他にも、紙、不織布、３次元構造セラミックフィルター等の担体を用いても良い。コーティング方法としては、混合触媒の粉末を使用し、バインダーで固定する方法が好ましい。バインダーで固定する具体的な方法としては、ＳｉＯ2ゾルゲル法や有機バインダー法等が挙げられる。また、担体に耐熱性に優れた素材を用いる場合は、触媒を焼き付けてコーティングしても良い。これら実用化された触媒は、空気清浄機等に有効に用いることができる。
【００１９】
本発明のハニカムは、光触媒能とオゾン分解能とを両方有する混合触媒を用いるため、例えば従来のように光触媒とオゾン分解触媒とを個別にコーティングする手間及びコストが不要となる。すなわち、従来個別であった光触媒ハニカムとオゾン分解触媒ハニカムとが、同じ機能を有する１つのハニカムで済み、さらに、空気清浄機等に用いられた場合には、装置の構造がより簡略化され、小型化が可能になる。
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
ペーパーハニカムにゲルゾル法を用いて触媒のコーティングを行った。
（コーティング液の組成）
イソプロピルアルコール  １．６Ｌ
水  ０．４Ｌ
塩酸  ７．５ｍＬ
オルト珪酸テトラエチル  １５ｍＬ
ＴｉＯ2（日本エアロジル（株）製、Ｐ２５）
ＭｎＯ2（ズードケミー触媒（株）製、Ｎ−８４０）
ＴｉＯ2及びＭｎＯ2に関しては、表１に示す重量濃度でそれぞれ用いた。表１における触媒の濃度（ＴｉＯ2濃度、ＭｎＯ2濃度、及びＴｉＯ2とＭｎＯ2との合計濃度）は、イソプロピルアルコールと水との合計量１Ｌ当たりの量として示している。
【００２１】
（コーティング法）
よく混合することにより調製された上記組成のコーティング液中に、ペーパーハニカム（２５Ｈ×２５０Ｗ×１１０Ｗ、孔径Φ４）を浸漬した後、２４時間以上常温乾燥した。このようにして、触媒のコーティング層を有するハニカムを作製した。
【００２２】
（酢酸除去効果の評価法）
触媒のコーティング層を有するハニカムによる酢酸脱臭すなわち酢酸除去の効果を評価した。１ｍ3のチャンバー内に２ｍ2／ｍｉｎの風量が通過するようにハニカムを配置して、表１に記載の酢酸初期濃度（重量ｐｐｍ）になるようにチャンバー内に酢酸を注入し、３０分後の酢酸除去率を求めた。
【００２３】
【表１】
2005095804.tif 000002
【００２４】
表１の５より、６０ｇ/Ｌの合計濃度で且つ本発明の好ましい範囲の重量比で混合された混合触媒を用いることによって、８２％の酢酸が除去されたことを確認した。
【００２５】
［実施例２］
ＴｉＯ2及びＭｎＯ2を表２に示す濃度でそれぞれ用いた以外は、実施例１と同様の操作を行うことによって、触媒のコーティング層を有するハニカムを作製した。なお表２における触媒の濃度（ＴｉＯ2濃度、ＭｎＯ2濃度、及びＴｉＯ2とＭｎＯ2との合計濃度）は、イソプロピルアルコールと水との合計量１Ｌ当たりの量として示している。また実施例１と同様にして、触媒のコーティング層を有するハニカムによる酢酸除去の効果を評価した。
【００２６】
【表２】
2005095804.tif 000003
【００２７】
表２の１０より、１００ｇ/Ｌの合計濃度で且つ本発明の好ましい範囲の重量比で混合された混合触媒を用いることによって、８３％の酢酸が除去されたことを確認した。
【００２８】
［実施例３］
ペーパーハニカムに有機バインダーを用いて触媒のコーティングを行った。
（コーティング液の組成）
イソプロピルアルコール  １．６Ｌ
水  ０．４Ｌ
メチルセルロース  ４０ｇ
ＴｉＯ2（日本エアロジル（株）製、Ｐ２５）２０ｇ
ＭｎＯ2（ズードケミー触媒（株）製、Ｎ−８４０）２０ｇ
【００２９】
（コーティング法）
よく混合することにより調製された上記組成のコーティング液中に、ペーパーハニカム（２５Ｈ×２５０Ｗ×１１０Ｗ、孔径Φ４）を浸漬した後、２４時間以上常温乾燥した。このようにして、触媒のコーティング層を有するハニカムを作製した。
【００３０】
（酢酸除去効果の評価法）
実施例１と同様にして、触媒のコーティング層を有するハニカムによる酢酸除去効果を評価した。酢酸除去率は８５％であった。
（オゾン分解効果の評価法）
触媒のコーティング層を有するハニカムによるオゾン分解効果を評価した。臭気感応テストにより、臭気が消えることを確認した。検知管法でオゾン濃度を測定した結果、０．３ｐｐｍのオゾンを０．０２５ｐｐｍ未満（検出限界以下）に分解する効果が得られたことを確認した。